FEA/CAE软件简介
目前,有限元分析(FEA)和计算机辅助工程(CAE)软件主要有以下几大类:
1. 结构分析用常用前后处理器
HyperMesh:网格划分(前后处理)专用软件中,当属老大。
https://www.altair.com/
FEMAP:一个几个人的公司,其产品被各大软件(包括MSC/NASTRAN)捆绑销售,有过骄人业绩。后归SDRC->EDS。
https://www.eds.com/products/plm/femap/
MSC/PATRAN:MSC的网格划分软件,前后处理器。
https://www.mscsoftware.com.cn/products/patran2001/patran2001.htm
2. 机构分析软件
ADAMS:https://www.adams.com/
3. 设计工程师用CAE分析软件
DesignSpace:ANSYS的简易分析软件。
https://www.ansys.com.cn/designspace.htm
VisualNastran:MSC/NASTRAN的简易分析软件。
https://www.mscsoftware.com/offers/
Cosmos/DesignStar:COSMOS/NASTRAN的简易分析软件。
https://www.cosmosm.com/dstar.htm
这类软件只要求使用者会在几何图形上加边界条件和载荷条件即可,自动网格划分后计算求
解。
4. 隐式线性和非线性结构分析软件
ABAQUS/Standard:隐式非线性结构分析软件中的老大。
https://www.hks.com/
MSC/MARC: 前MARC经营不善,被MSC并购,不错的非线性结构分析软件其前后处理器Mentat可能被Patran取代。
https://www.mscsoftware.com.cn/products/Marc/marc.htm
ANSYS:专业面广,在藕合分析中有过人之处。
https://www.ansys.com.cn/
ADINA:MIT教授K.J.Bathe的作品。不错的非线性结构分析软件。
https://www.adina.com/
MSC/NASTRAN: 线性结构分析软件中的老大,不足之处在于与CAD的LINK较弱。可喜的是,将与I-DEAS一样,在CATIA中作求解器。
https://www.mscsoftware.com.cn/
I-DEAS:因FORD公司与SDRC公司的合作关系,该软件提供了汽车零部件开发中常用的CAE分析功能。由于FEM模型与CAD直接LINK,可以很方便地修改形状后再计算。 https://www.eds.com/products/plm/ideas/simulation.shtml
COSMOS/Works:前COSMOS/NASTRAN的改良版。
https://www.cosmosm.com/works.htm
SAP2000:80年代加州大学Berkley分校的SAP5, 曾被北大教授改成SAP85。
https://www.csiberkeley.com/products/sap2000.htm
CAEFEM:用C++写的FEM软件,有小内存可进行大规模计算之说。
https://www.caefem.com/
……
5. 显式非线性结构分析软件
LS-DYNA:(美国)在近几年的冲击,碰撞,爆破,冲压成型加工等分析中出尽风头,其100多种的材料模型可计算包括人体在内的分析。
https://www.lstc.com/
Abaqus/Explicit:Abaqus的显式分析模块。
https://www.hks.com/
PAM-CRASH:(法国)PAM系列的冲击碰撞分析软件,与LS-DYNA是同一个母亲,也被许多汽车公司采用。
https://www.esi-group.com/products/index.html
RADIOSS:(法国)包括结构冲击碰撞,流体CFD,噪音等的大型分析软件。
https://www.radioss.com/
DYTRAN:MSC开发的冲击碰撞分析软件。
https://www.mscsoftware.com.cn/products/dytran2002/dytran2002.htm
MADYMO:(荷兰)汽车碰撞分析用软件,人体模型不错。
https://www.automotive.tno.nl/smartsite.dws?id=537
6. 计算流体力学分析软件(CFD)
STAR-CD:(英国)热流体,2相流,化学反应等CFD分析软件。
https://www.cd.co.uk/
PAM-FLOW:(法国)PAM系列的CFD软件。
https://www.esi-group.com/products/index.html
FLUENT:(美国)
https://www.fluent.com/
SCRYU/Tetra:(日本)简便的热流体流动分析软件
https://www.cradle.co.jp/eindex.htm
FLOW3D:(美国)
https://www.flow3d.com/
FIRE,SWIFT,FAME:(德国)AVL的发动机用CFD分析软件,汽缸内燃烧等
https://www.avl.com/
ICEM :ANSYS的子公司生产的流体分析软件
https://icemcfd.com/
GRIDGEN,FIELDVIEW:
https://www.pointwise.com/
RADIOSS:(法国)有流体噪音计算模块
https://www.radioss.com/
CFDesign:(美国)
https://www.cfdesign.com/
7. 音响分析软件
SYSNOISE:(比利时)LMS的噪声分析软件,被各大汽车公司采用。
https://www.lms.be/
I-DEAS Vibro-Acoustic:用I-DEAS的界面,MTS公司的噪声分析软件。有FEM和BEM的模块。 https://www.mts.com/nvd/Software/IDEAS.htm
8. 通用最优化分析软件
iSight:最通用的最优化分析软件,可用于线性,非线性结构分析,CFD, 注塑分析MOLDFLOW等最优化分析。
https://www.engineous.com/index.htm
VisualDOC:也是通用的最优化分析软件。
https://www.vrand.com/visualdocinfo.htm
MSC/OptiShape:有很多结构优化分析用软件。引人注意的是拓朴及形状优化在生产设计中已开始被应用。
https://www.mscsoftware.com.cn/products/optishape/optishape.htm
9. 生产过程仿真软件
MOLDFLOW:包括注塑成型的流动,模具冷却,收缩,翘曲等塑料过程仿真。是同行中的老大。
https://www.moldflow.com/
PLANETS:日本产的MoldFlow
https://www.plamedia.co.jp/english/index.html
TIMON:日本TORAY公司(材料厂商)开发的3D注塑成型仿真软件。
https://wwwe.3dtimon.com/ENGLISH/index.html
Moldex3D:台湾产MoldFlow
https://www.coretech.com.tw/chinese/news/index.htm
ProCast:铸造仿真软件。
https://www.ues-software.com/
其实,结构分析的有限元软件包,并没有本质上的区别
ANSYS和NASTRAN
因为和NASA的特殊关系,msc/nastran在航空航天领域有着崇高的地位。似乎至今的民机要想获得FAA在北美市场销售的试航证,也必须用mscnastran进行计算。
而ANSYS则在铁道,建筑和压力容器方面应用较多。
其他还有一些软件例如sap,algor,cosmos等,影响也没上面两家大。还有dyna和dytran用来计算碰撞和冲击
就非线性分析而言,目前在世界市场上功能强大,影响深远的大程序有MARC、ADINA和ABAQUS等。
Marc早期曾经是非线性做得最好的一个软件,功能也相当强大,但多年来止步不前,前些年被MSC公司收购后,发展更为缓慢,其前景堪忧。
ADINA是MIT教授K.J.Bathe的作品,早期极负盛名,可惜近年来逐渐走下坡路。
ABAQUS的研制单位是HKS公司,第一次公布时间是1979年,最初是Hibbitt、Karlsson和Sorensen等三位年轻人业余时间在汽车车库内完成,主要用于核工业、石油部门,可进行静力、自振特性、模态叠加、瞬时响应、复合材料、非线性弹性、弹塑性、蠕变或粘弹性、粘塑性、大挠度小应变、线性屈曲、非线性屈服、接触、非线性动力、瞬时响应、温度、机械、流体-固体、稳态、瞬态、对流、辐射、温度对材料影响方面的分析。
在开发之初,Abaqus即定位于结构的非线性分析,具有强大的非线性分析功能,能够紧跟当前科学研究的最新技术,同时其User Subroutine模块能够根据用户的实际需要,编写用户自定义的材料本构模型、单元类型、荷载类型等。
由于Abaqus具有良好的扩展性能,因此,绝大多数国外高校及科研机构均采用Abaqus作为有限元分析(FEA)和计算机辅助工程(CAE)工具,这一点可以从每年SCI和EI文献检索量明显看出。
当然,这些软件都可以用于土木工程结构的分析与设计。但是在非线性分析方面,首推Abaqus,虽然用起来不如ANSYS舒服,但是非线性功能强大。
就线性分析软件而言,I-DEAS比MSC/NASTRAN更方便,计算精度也不错,但NSTRAN是各行业公认的线性分析软件的老大;在非线性领域,ABAQUS如同NASTRAN一样,被认为是老大。
尽管MARC,ADINA和ANSYS(近年来,其非线性功能有所加强)等都是很不错的非线性软件。与ANSYS相比,ABAQUS的通用性和GUI不如ANSYS,但是通用性好的软件往往在某些模块上不如其它专业强的软件做的好。
ABAQUS的报价是大约11万美金,MSC/MARC(含MENTAT)的报价大约6万美金,ANSYS的多专业的所有模块报价大约7万美金。ABAQUS仅为非线性结构分析软件,尽管如此,在竞争如此激烈的环境中,还能以高价卖出,相信大家所信任的,是ABAQUS的计算精度。 |